(57)【要約】  本発明による二酸化炭素回収型発電システムは、石炭を燃焼するボイラと、ボイラの下流側に設置され、ボイラの燃焼排ガスの中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝装置の下流側に設置され、燃焼排ガスの熱を回収する熱交換器と、熱交換器の下流側に設置され、燃焼排ガスの中の煤塵を除去する集塵装置と、集塵装置の下流側に設置され、燃焼排ガスの中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、脱硫装置の下流側に設置され、二酸化炭素吸収剤を保持する回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置とを備える。回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置は、燃焼排ガスと、脱離ガスとして熱交換器で加熱された空気の一部とが通気し、燃焼排ガスが通気する部分で、燃焼排ガスの中の二酸化炭素を吸収し、脱離ガスが通気する部分で、吸収した二酸化炭素を脱離させる。
2011111116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を燃焼するボイラと、
前記ボイラの下流側に設置され、前記ボイラの燃焼排ガスの中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
前記脱硝装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの熱を回収する熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の煤塵を除去する集塵装置と、
前記集塵装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置の下流側に設置され、二酸化炭素吸収剤を保持する回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置と、を備え、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置は、
前記燃焼排ガスと、脱離ガスとして前記熱交換器で加熱された空気の一部とが通気し、
前記燃焼排ガスが通気する部分で、前記燃焼排ガスの中の二酸化炭素を吸収し、
前記脱離ガスが通気する部分で、吸収した前記二酸化炭素を脱離させる、
ことを特徴とする二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項２】
石炭を燃焼するボイラと、
前記ボイラの下流側に設置され、前記ボイラの燃焼排ガスの熱を回収する熱回収熱交換器と、
前記熱回収熱交換器の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の煤塵を除去する集塵装置と、
前記集塵装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置の下流側に設置され、二酸化炭素吸収剤を保持する回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置と、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置の下流側に設置され、前記熱回収熱交換器で回収した熱を用いて前記燃焼排ガスを再加熱する再加熱熱交換器と、
前記再加熱熱交換器の下流側に設置され、前記燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
前記脱硝装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの熱を回収する空気加熱熱交換器と、を備え、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置は、
前記燃焼排ガスと、脱離ガスとして前記空気加熱熱交換器で加熱された空気の一部とが通気し、
前記燃焼排ガスが通気する部分で、前記燃焼排ガスの中の二酸化炭素を吸収し、
前記脱離ガスが通気する部分で、吸収した前記二酸化炭素を脱離させる、
ことを特徴とする二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の二酸化炭素回収型発電システムにおいて、
前記二酸化炭素吸収剤は、メソポーラスシリカで形成され、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一種類の元素が前記メソポーラスシリカに担持されている二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項４】
請求項１または２記載の二酸化炭素回収型発電システムにおいて、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置を通気した前記脱離ガスを、前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置の下流側にある循環分岐点から上流側にある循環合流点へ配管を通して循環させ、再び前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置を通気させる二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項５】
請求項４記載の二酸化炭素回収型発電システムにおいて、
前記循環分岐点の下流側に設置され、前記脱離ガスの流量を調節する調節バルブと、
前記調節バルブの下流側に設置され、二酸化炭素を回収する圧縮機と、
前記調節バルブを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機の出力に応じて、前記調節バルブの開度を制御する二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項６】
請求項４または５記載の二酸化炭素回収型発電システムにおいて、
前記配管の途中に設置される脱離ガス循環ファンと、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置と前記循環分岐点との間に設置される二酸化炭素濃度測定器と、
前記脱離ガス循環ファンを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記二酸化炭素濃度測定器が測定した前記脱離ガスの二酸化炭素の濃度に応じて、前記脱離ガス循環ファンの出力を制御する二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項記載の二酸化炭素回収型発電システムにおいて、
前記循環分岐点の下流側に設置される下流圧力測定器と、
前記循環合流点の上流側に設置される上流圧力測定器と、
前記上流圧力測定器の上流側に設置され、前記脱離ガスの流量を調節する供給バルブと、
前記供給バルブを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記脱離ガスの圧力が、前記下流圧力測定器が測定した圧力よりも前記上流圧力測定器が測定した圧力の方が高くなるように、前記供給バルブの開度を制御する二酸化炭素回収型発電システム。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか１項記載の二酸化炭素回収型発電システムにおいて、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置の上流側に設置され、前記脱離ガスを加熱する加熱器と、
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置と前記加熱器との間に設置される温度測定器と、
前記加熱器を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記温度測定器が測定した前記脱離ガスの温度に応じて、前記加熱器の出力を制御する二酸化炭素回収型発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素回収型発電システムに関し、より詳細には、二酸化炭素回収型発電システムで必要になる、燃焼排ガス中の二酸化炭素の吸収脱離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化が地球規模の環境問題として取り上げられている。大気中の二酸化炭素濃度の増加が地球温暖化の主要因であることが明らかにされており、二酸化炭素排出量の削減は、地球温暖化の防止に重要になっている。【０００３】
石炭火力発電所は、二酸化炭素（以下「ＣＯ２」と表記する）の有力な排出源であり、燃焼排ガス中のＣＯ２を高効率で分離、回収することが課題となっている。【０００４】
燃焼排ガス中のＣＯ２を分離、回収する技術として、吸収液を使用してＣＯ２を回収する装置と方法が特許文献１に開示されている。特許文献１によるＣＯ２回収装置は、ＣＯ２を吸収液に吸収させる吸収塔と、吸収液からＣＯ２を脱離させて吸収液を再生する脱離塔（再生塔）から構成されている。吸収液には、ＣＯ２を選択的に吸収する液を用いる。ＣＯ２濃度の低い排ガス中のＣＯ２を吸収塔で吸収し、脱離塔でＣＯ２を脱離させることでＣＯ２濃度を高濃度にし、ＣＯ２の液化、回収の効率を上げている。【０００５】
特許文献２には、固体状のＣＯ２吸収剤を使用してＣＯ２を分離する方法と装置が開示されている。この場合においても、ＣＯ２の分離装置は、ＣＯ２を吸収させる吸収塔と、ＣＯ２を脱離させ、固体状のＣＯ２吸収剤を再生させる脱離塔から成る。【０００６】
ＣＯ２吸収液であっても固体状のＣＯ２吸収剤であっても、ＣＯ２を脱離させるには、吸収時の温度より高い温度が必要であるため、脱離エネルギーが小さく、脱離温度が低い吸収液、吸収剤が必要になっている。吸収剤は、吸収液に比べ、メンテナンスコストがかからない利点があるが、ＣＯ２の脱離温度が６００℃から９００℃の範囲と高いため、吸収剤を加熱するエネルギーが大きい。このため、ＣＯ２吸収脱離装置では省エネルギー化が課題となっている。【０００７】
特許文献３には、ＣＯ２の吸収塔と脱離塔を一体化し、省スペース化した回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置が開示されている。このＣＯ２吸収脱離装置は、回転体内にＣＯ２吸収剤を充填させ、回転体の半分側にＣＯ２濃度の高い低温ガスを通気してＣＯ２を吸収させ、他方の半分側に高温ガスを通気してＣＯ２を脱離させる。回転体が回転することにより、ＣＯ２の吸収・脱離を同時に実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２８４２７２号公報
【特許文献２】特開平８−２４５７１号公報
【特許文献３】特開２００１−２０５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置を備えるＣＯ２回収型発電システムを対象にしている。回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置でも、ＣＯ２吸収剤を加熱してＣＯ２を脱離させるため、ＣＯ２回収システムの省エネルギー化が課題である。また、ＣＯ２吸収剤の加熱には、高温ガスの通気が必要になる。高温ガスの量が多いと脱離ガス中のＣＯ２濃度が低下するため、高温ガスの通気量を抑え、脱離ガスのＣＯ２濃度を高濃度に維持することも課題となっている。【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するＣＯ２回収型発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明による二酸化炭素回収型発電システムは、次のような特徴を備える。【００１２】
石炭を燃焼するボイラと、前記ボイラの下流側に設置され、前記ボイラの燃焼排ガスの中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、前記脱硝装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの熱を回収する熱交換器と、前記熱交換器の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の煤塵を除去する集塵装置と、前記集塵装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、前記脱硫装置の下流側に設置され、二酸化炭素吸収剤を保持する回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置とを備える。【００１３】
前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置は、前記燃焼排ガスと、脱離ガスとして前記熱交換器で加熱された空気の一部とが通気し、前記燃焼排ガスが通気する部分で、前記燃焼排ガスの中の二酸化炭素を吸収し、前記脱離ガスが通気する部分で、吸収した前記二酸化炭素を脱離させる。【００１４】
また、本発明による二酸化炭素回収型発電システムは、次のような特徴を備える。【００１５】
石炭を燃焼するボイラと、前記ボイラの下流側に設置され、前記ボイラの燃焼排ガスの熱を回収する熱回収熱交換器と、前記熱回収熱交換器の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の煤塵を除去する集塵装置と、前記集塵装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、前記脱硫装置の下流側に設置され、二酸化炭素吸収剤を保持する回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置と、前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置の下流側に設置され、前記熱回収熱交換器で回収した熱を用いて前記燃焼排ガスを再加熱する再加熱熱交換器と、前記再加熱熱交換器の下流側に設置され、前記燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、前記脱硝装置の下流側に設置され、前記燃焼排ガスの熱を回収する空気加熱熱交換器とを備える。【００１６】
この構成の場合、前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置は、前記燃焼排ガスと、脱離ガスとして前記空気加熱熱交換器で加熱された空気の一部とが通気し、前記燃焼排ガスが通気する部分で、前記燃焼排ガスの中の二酸化炭素を吸収し、前記脱離ガスが通気する部分で、吸収した前記二酸化炭素を脱離させる
前記二酸化炭素吸収剤は、メソポーラスシリカで形成され、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一種類の元素が前記メソポーラスシリカに担持されているのが望ましい。【００１７】
好ましくは、前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置を通気した前記脱離ガスを、前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置の下流側にある循環分岐点から上流側にある循環合流点へ配管を通して循環させ、再び前記回転再生型の二酸化炭素吸収脱離装置を通気させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による二酸化炭素回収型発電システムでは、回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置において、ＣＯ２の脱離時に熱を有効利用することとＣＯ２吸収剤の脱離温度の低温化により、脱離エネルギーを低減することができ、ＣＯ２回収システムの省エネルギー化が可能になる。また、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置において、脱離ガスが通気している部分（ＣＯ２脱離側）に通気する高温ガスを循環させることで高温ガスの必要量を抑え、脱離ガスのＣＯ２濃度を高濃度に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるＣＯ２回収型発電システムの基本構成を示すブロック図。
【図２】本発明による回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置を示す図。
【図３】本発明の実施例１によるＣＯ２回収型発電システムを示すブロック図。
【図４】本発明の実施例２によるＣＯ２回収型発電システムを示すブロック図。
【図５】本発明の実施例３によるＣＯ２回収型発電システムにおける、脱離ガスのＣＯ２高濃度化方法の例を示すブロック図。
【図６】本発明の実施例３によるＣＯ２回収型発電システムにおける、脱離ガスのＣＯ２高濃度化方法の別の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、二酸化炭素を「ＣＯ２」と、窒素酸化物を「ＮＯｘ」と、硫黄酸化物を「ＳＯｘ」と表記する。
【００２１】
本発明による二酸化炭素回収型発電システムは、回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置を備える。回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置は、ＣＯ２の吸収塔と脱離塔を一体化したものであり、内部にＣＯ２吸収剤を保持する。
【００２２】
図１に、本発明によるＣＯ２回収型発電システムの基本構成を示す。以下の説明で「下流」、「上流」とは、燃焼排ガスや脱離ガスの流れに沿った向きのことである。
【００２３】
ＣＯ２回収型発電システムは、石炭を燃焼するボイラ１の下流側に、燃焼排ガス中のＮＯｘを窒素に還元する脱硝装置２と、燃焼排ガスの熱を回収する空気加熱熱交換器３及び熱回収熱交換器４と、燃焼排ガス中の石炭灰を除去する乾式電気集塵器５と、燃焼排ガス中のＳＯｘを除去する脱硫装置６とを備える。さらに、脱硫装置６の下流側には、湿式電気集塵器７と、ＣＯ２吸収剤を保持する回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８と、再加熱熱交換器９と、圧縮機（ＣＯ２回収装置）１４とを備える。
【００２４】
燃焼排ガス中のＳＯｘの一部は、ボイラ１及び脱硝装置２で硫酸ガスに変換され、乾式電気集塵器５の途中、または脱硫装置６で酸露点以下になり、ミストになる。このミストは脱硫装置６では除去できないため、湿式電気集塵器７で除去する。
【００２５】
空気加熱熱交換器３には、空気供給ファン２８により空気２０が送られる。空気２０は、空気加熱熱交換器３で燃焼排ガスとの熱交換により加熱させられ高温になり、ボイラ１に供給される。
【００２６】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、湿式電気集塵器７の下流側に設けることが望ましい。通気する燃焼排ガスに粉塵が含まれていると、この粉塵は、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８に入ってＣＯ２吸収剤に付着し、ＣＯ２吸収剤のＣＯ２吸収性能が低下するためである。また、燃焼排ガスの温度が低下すると、硫酸ガスはミスト化する。ＣＯ２吸収剤は、硫酸ミストが付着してもＣＯ２吸収性能が低下する。このことからも、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、硫酸ミストを除去する湿式電気集塵器７の下流側に設けるのが好ましい。
【００２７】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８でＣＯ２が吸収された後の燃焼排ガスは、再加熱熱交換器９で加熱され、白煙にならないように煙突１０から排気される。
【００２８】
圧縮機１４では、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８を通過した燃焼排ガスが圧縮され、ＣＯ２２２が液化されて回収される。また、圧縮機１４で圧縮されなかった非凝縮性ガス２３は排気される。
【００２９】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８が保持するＣＯ２吸収剤は、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８の回転に伴い、ＣＯ２を吸収し、脱離する。ＣＯ２吸収剤からＣＯ２を脱離させるために、脱離ガス２４を加熱器２７で加熱してＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度以上にし、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８に供給する。脱離ガス２４としては、例えば、ボイラ１から発生する水蒸気を用いることができる。脱離ガス２４の供給量は、脱離ガス供給バルブ２１の開度を調節することにより、変えることができる。
【００３０】
図２に、回転再生型のＣＯ２吸収脱離装置を示す。回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、円筒形の回転体４０を有し、回転体４０を円周方向に数分割した空間のそれぞれにＣＯ２吸収剤が保持される。ＣＯ２吸収剤は、ガスの通気によって流出しないようになっている。例えば、ＣＯ２吸収剤が粒子充填層４１に保持されていれば、粒子充填層４１をＣＯ２吸収剤の粒子より細かいメッシュ４２で囲い、ＣＯ２吸収剤の流出を防ぐ。または、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８の内部をハニカム構造４３とし、その表面にＣＯ２吸収剤を塗布、蒸着することによりＣＯ２吸収剤の流出を防ぐ。
【００３１】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８が内部に保持するＣＯ２吸収剤は、メソポーラスシリカで形成され、これにＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一種類の元素を担持したものが望ましい。このＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度は４００℃以下であり、従来の吸収剤より低温でＣＯ２を脱離することができる。
【００３２】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８には、通気配管４４と通気配管４５が接続される。通気配管４４は、回転体４０に燃焼排ガスを通気させ、通気配管４５は、回転体４０に高温ガス（脱離ガス）を通気させる。燃焼排ガスと脱離ガスは、回転軸に沿って互いに対向するように、回転体４０に通気させる。
【００３３】
回転体４０において、燃焼排ガスが通気している部分（以下、「ＣＯ２吸収側」と称する）では、ＣＯ２吸収剤がＣＯ２を吸収し、脱離ガスが通気している部分（以下、「ＣＯ２脱離側」と称する）では、ＣＯ２吸収剤からＣＯ２が脱離する。すなわち、回転体４０の内部のＣＯ２吸収剤は、回転により、ＣＯ２吸収側に来るとＣＯ２を吸収し、ＣＯ２脱離側に来るとＣＯ２を脱離する。
【００３４】
以下の実施例では、回転体４０の径方向の断面半分に燃焼排ガスを通気し、残りの径方向の断面半分には脱離ガスを通気する。すなわち、回転体４０において、径方向の断面半分の一方がＣＯ２吸収側となり、断面半分のもう一方がＣＯ２脱離側となる。回転体４０が回転することにより、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８が保持するＣＯ２吸収剤は、連続的にＣＯ２を吸収し、脱離する。
【００３５】
ＣＯ２吸収脱離装置を回転再生型にすることにより、吸収装置と脱離装置を一つの装置に集約することができ、吸収塔と分離塔が別々になっているＣＯ２吸収脱離装置よりも装置を小型化でき、立地面積も減少させることができる。
【００３６】
本発明は、図１に示したＣＯ２回収型発電システムの構成を基本構成とし、図２に示した回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置をＣＯ２吸収脱離装置として用いるものである。
【００３７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００３８】
図３は、本実施例による、脱離ガスとして熱交換器で加熱した空気を利用する場合のＣＯ２回収型発電システムを示すブロック図である。図３において、図１と同一の符号は、図１と同一または共通する要素を示す。【００３９】
ＣＯ２吸収剤からＣＯ２を脱離させる脱離ガス２４として、空気加熱熱交換器３で加熱した空気２０の一部を用いるようにした。空気２０を空気供給ファン２８で空気加熱熱交換器３に送り、燃焼排ガスと熱交換させることにより高温にし、その一部を脱離ガス供給バルブ２１によって回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８のＣＯ２脱離側に通気する。高温になった空気２０の残りは、ボイラ１に供給する。【００４０】
脱離ガス２４は、温度がＣＯ２の脱離温度より低ければ加熱器２７で加熱するが、事前に空気加熱熱交換器３で加熱しているため、加熱器２７の加熱エネルギーを少なくすることができる。【００４１】
脱離後のガスはＣＯ２濃度が高濃度である方がよいので、脱離ガス２４の供給量が最小限になるように、脱離ガス供給バルブ２１の開度を調節することが望ましい。【００４２】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、ＣＯ２吸収剤として、メソポーラスシリカで形成され、これにＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一種類の元素を担持したものを保持している。このＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度は４００℃以下であるので、従来の吸収剤より低温でＣＯ２を脱離することができる。【００４３】
このように、本実施例によるＣＯ２回収型発電システムは、燃焼排ガスの熱の有効利用とＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度の低温化により、省エネルギー化が実現できる。
【実施例２】
【００４４】
図４は、本実施例による、脱離ガスとして熱交換器で加熱した空気を利用する場合の別のＣＯ２回収型発電システムを示すブロック図である。図４において、図３と同一の符号は、図３と同一または共通する要素を示す。【００４５】
脱硝装置２は、脱硝触媒を保持しており、燃焼排ガス中のＮＯｘを、アンモニア（ＮＨ３）を使って浄化する。脱硝触媒は、３５０℃から４００℃の範囲で使用する。脱硝触媒の種類によってはＳＯｘによって性能が低下するものがあり、このような脱硝触媒を用いる場合には、ＳＯｘを除去した燃焼排ガスを脱硫装置６の下流側で３５０℃から４００℃に再加熱し、その下流側に脱硝装置２を設ける必要がある。【００４６】
図４に示した本実施例によるＣＯ２回収型発電システムは、このような構成をとっている。すなわち、石炭を燃焼するボイラ１の下流側に、燃焼排ガスの熱を回収する熱回収熱交換器４と、その下流側に燃焼排ガス中の煤塵を除去する乾式電気集塵器５と、その下流側に燃焼排ガス中のＳＯｘを除去する脱硫装置６と、硫酸ミストを除去する湿式電気集塵器７と、その下流側に回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８と、その下流側に熱回収熱交換器４で回収した熱で燃焼排ガスを再加熱する再加熱熱交換器９と、その下流側に燃焼排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置２と、その下流側に燃焼排ガスの熱を回収する空気加熱熱交換器３とを備える。熱回収熱交換器４と再加熱熱交換器９により、脱硫装置６の出口での燃焼排ガスを脱硝触媒の使用温度にまで上げることができ、脱硝装置２を脱硫装置６の下流側に設けることが可能となっている。【００４７】
さらに、脱硝装置２で燃焼排ガスの温度が３５０℃から４００℃であることから、脱硝装置２の下流側に燃焼排ガスの熱を回収する空気加熱熱交換器３を設け、熱の有効利用を図っている。【００４８】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、ＣＯ２吸収剤への灰付着によるＣＯ２の吸収性能の低下を回避するために、乾式電気集塵器５の下流側に設けることが望ましい。さらに、硫酸ガスのミスト化によるＣＯ２の吸収性能の低下を回避するために、湿式電気集塵器７の下流側にあることが望ましい。そこで、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、湿式電気集塵器７と再加熱熱交換器９との間に設けている。【００４９】
さらに、空気加熱熱交換器３で燃焼排ガスと空気２０とを熱交換させ、加熱した空気２０の一部を、ＣＯ２吸収剤からＣＯ２を脱離させる脱離ガス２４として用い、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８に供給する。【００５０】
脱硝装置２の上流側でＣＯ２が吸収されるため、燃焼排ガスの量が減少し、脱硝装置２の容量を小さくすることができる。【００５１】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８が保持するＣＯ２吸収剤は、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８の回転に伴い、ＣＯ２を吸収し、脱離する。ＣＯ２吸収剤からＣＯ２を脱離させるために、脱離ガス２４を加熱器２７で加熱してＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度以上にし、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８に供給する。脱離後のガスはＣＯ２濃度が高濃度である方がよく、脱離ガス２４の供給量が最小限になるように、脱離ガス供給バルブ２１の開度を調節することが望ましい。【００５２】
脱離ガス２４は、加熱器２７で加熱するが、事前に空気加熱熱交換器３で加熱しているため、加熱器２７の加熱エネルギーを少なくすることができる。【００５３】
回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８が内部に保持するＣＯ２吸収剤は、メソポーラスシリカで形成され、これにＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａからなる群から選択された少なくとも一種類の元素を担持したものが望ましい。このＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度は４００℃以下であり、従来の吸収剤より低温でＣＯ２を脱離することができる。【００５４】
このように、本実施例によるＣＯ２回収型発電システムは、燃焼排ガスの熱の有効利用とＣＯ２吸収剤のＣＯ２脱離温度の低温化により、省エネルギー化が実現できる。
【実施例３】
【００５５】
図５は、本実施例によるＣＯ２回収型発電システムにおける、脱離ガスのＣＯ２高濃度化方法の例を示すブロック図である。図５は、図３において、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８と脱離ガス供給バルブ２１と圧縮機（ＣＯ２回収装置）１４の周辺のみを取り出して示した図である。回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、ＣＯ２脱離側（脱離ガス２４が通気している部分）１３のみを示した。また、図５において、図３と同一の符号は、図３と同一または共通する要素を示す。【００５６】
本実施例によるＣＯ２回収型発電システムでは、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８のＣＯ２脱離側１３でＣＯ２を脱離した後の脱離ガス２４は、圧縮機１４に導かれる。圧縮機１４は、脱離ガス２４を圧縮し、ＣＯ２を液化して回収し、非凝縮ガスを排気する。圧縮機１４で効率的にＣＯ２を回収するには、脱離ガス２４のＣＯ２濃度を高くする必要がある。【００５７】
そこで、本実施例では、脱離ガス２４が回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８を通気した後、再び回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８を通気するように、脱離ガス２４を循環させる。具体的には、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８のＣＯ２脱離側１３の下流から上流側へ脱離ガス２４が循環するように、脱離ガス２４の流路に循環配管を設けて、脱離ガス２４の流路を分岐させる。循環配管の途中には、脱離ガス循環ファン２６を設ける。脱離ガス２４をこのように循環させ、脱離ガス２４とＣＯ２吸収剤との接触頻度を上げることにより、脱離ガス量を抑え、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８のＣＯ２脱離側１３の出口でのＣＯ２濃度を高くすることができる。【００５８】
なお、脱離ガス２４の流路で循環配管が分岐する位置のうち、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８の下流側の位置を循環分岐点３７と呼び、上流側の位置を循環合流点３８と呼ぶ。【００５９】
さらに、循環分岐点３７よりも下流側に、脱離ガス２４の流量を調節する脱離ガス調節バルブ２９を設ける。また、脱離ガス調節バルブ２９を制御するＣＯ２脱離制御装置３５を設ける。ＣＯ２脱離制御装置３５は、圧縮機１４の出力信号を受け取り、脱離ガス調節バルブ２９に開度信号を送る制御装置である。脱離ガス調節バルブ２９は、ＣＯ２脱離制御装置３５により、ＣＯ２を回収する圧縮機１４の出力に応じて開度が制御される。これにより、圧縮機１４に安定して脱離ガス２４を供給することができ、本システムによるＣＯ２回収の自動運用が可能となる。【００６０】
また、本実施例では、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８と循環分岐点３７との間にＣＯ２濃度測定器３０を設ける。ＣＯ２濃度測定器３０は、脱離ガス２４のＣＯ２濃度を測定し、測定結果をＣＯ２脱離制御装置３５に出力する。ＣＯ２脱離制御装置３５は、ＣＯ２濃度測定器３０の出力信号を受け取り、脱離ガス循環ファン２６に出力信号を送ることで、脱離ガス２４のＣＯ２濃度に応じて脱離ガス循環ファン２６の出力を制御する。これにより、圧縮機１４に供給する脱離ガス２４のＣＯ２濃度を一定にすることができ、本システムによるＣＯ２回収の自動運用が可能となる。【００６１】
また、本実施例では、循環分岐点３７の下流側に下流圧力測定器３１を設けるとともに、循環合流点３８よりも上流側で脱離ガス供給バルブ２１の下流側に上流圧力測定器３２を設ける。下流圧力測定器３１と上流圧力測定器３２は、それぞれ脱離ガス２４の圧力を測定し、ＣＯ２脱離制御装置３５に出力する。ＣＯ２脱離制御装置３５は、下流圧力測定器３１と上流圧力測定器３２の出力信号を受け取り、脱離ガス供給バルブ２１に開度信号を送り、循環分岐点３７の下流よりも循環合流点３８の上流側での脱離ガス２４の圧力が高くなるように、脱離ガス供給バルブ２１の開度を制御する。この制御は、ＣＯ２が脱離した後の脱離ガス２４を圧縮機１４に供給する一方で、ＣＯ２を脱離させるための脱離ガス２４を安定的に補給するためのものである。これにより、本システムによるＣＯ２回収の自動運用が可能となる。【００６２】
図６は、本実施例によるＣＯ２回収型発電システムにおける、脱離ガスのＣＯ２高濃度化方法の別の例を示すブロック図である。図６は、図５と同様に、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８と脱離ガス供給バルブ２１と圧縮機（ＣＯ２回収装置）１４の周辺のみを取り出して示した図である。回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８は、ＣＯ２脱離側１３のみを示した。図６において、図５と同一の符号は、図５と同一または共通する要素を示す。【００６３】
図６に示す例では、図５に示したＣＯ２回収型発電システムにおいて、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８の上流側に、脱離ガス２４を加熱する加熱器２７を設ける。加熱器２７は、循環合流点３８より下流に設置するのが望ましい。さらに、回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置８と加熱器２７の間に温度測定器３４を設ける。温度測定器３４は、ＣＯ２脱離側１３の直前に設けるのが望ましい。【００６４】
温度測定器３４は、脱離ガス２４の温度を測定し、ＣＯ２脱離制御装置３５に出力する。ＣＯ２脱離制御装置３５は、温度測定器３４の出力信号を受け取り、加熱器２７に出力信号を送り、脱離ガス２４の温度に応じて加熱器２７の出力を制御する。具体的には、脱離ガス２４の温度がＣＯ２の脱離温度以上になるように、加熱器２７の出力を制御する。脱離ガス２４のＣＯ２脱離温度は、ＣＯ２吸収剤の種類により異なる。この制御により、脱離ガス２４の温度は、循環の過程で低下しても上げることができる。これにより、本システムによるＣＯ２回収の自動運用が可能となる。【００６５】
なお、図５と図６に示した例では、脱離ガス調節バルブ２９、脱離ガス循環ファン２６、脱離ガス供給バルブ２１、及び加熱器２７という機器は、１台のＣＯ２脱離制御装置３５により制御されているが、これらの機器は、複数の制御装置により個別に制御されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…ボイラ、２…脱硝装置、３…空気加熱熱交換器、４…熱回収熱交換器、５…乾式電気集塵器、６…脱硫装置、７…湿式電気集塵器、８…回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置、９…再加熱熱交換器、１０…煙突、１１…脱水器、１２…酸素供給装置、１３…回転再生型ＣＯ２吸収脱離装置のＣＯ２脱離側、１４…圧縮機（ＣＯ２回収装置）、２０…空気、２１…脱離ガス供給バルブ、２２…二酸化炭素（ＣＯ２）、２３…非凝縮性ガス、２４…脱離ガス、２５…酸素、２６…脱離ガス循環ファン、２７…加熱器、２８…空気供給ファン、２９…脱離ガス調節バルブ、３０…ＣＯ２濃度測定器、３１…下流圧力測定器、３２…上流圧力測定器、３４…温度測定器、３５…ＣＯ２脱離制御装置、３６…循環ガス、３７…循環分岐点、３８…循環合流点、４０…回転体、４１…粒子充填層、４２…メッシュ、４３…ハニカム構造、４４，４５…通気配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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